DE1044152B - Verfahren zur Pegelhaltung in Fernsehsendern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Pegelhaltung in Fernsehsendern und hat ein Verfahren zum Gegenstand, mit dessen Hilfe die Siebmittel für die Betriebsspannungen der Modulatorstufen und der Hochfrequenzstufen des Senders und die zum Ausgleich langsamer Spannungsschwankungen an den betreffenden Röhren dienenden Organe größtenteils dadurch eingespart werden können, daß die niederfrequenten Schwankungen des Schwarzpegels im ausgesandten Fernsehsignal gegenphasig kompensiert werden.

Diese Korrektur oder Kompensation mittels Gegenkopplung vom ausgestrahlten Signal aus wird beim Verfahren gemäß der Erfindung ohne Zuhilfenahme eines Kreises bewirkt, welcher die Gleichstromkomponente in der Gegenkopplungsschleife überträgt.

Bekanntlich ist es in einem Fernsehsender erforderlich, Siebmittel vorzusehen, welche die langsamen Schwankungen der Betriebsspannungen der Modulations- und Hochfrequenzstufen unterdrücken, da sich sonst entsprechende langsame Schwankungen des Verstärkungsgrades dieser Stufen ergeben. Diese Verstärkungsschwankungen, die bei einem Rundfunksender zulässig sind, sind beim Fernsehen oder, allgemeiner, wenn die übertragenen Signale eine Gleichstromkomponente enthalten, untragbar, da diese Gleichstromkomponente die langsamen Schwankungen des Verstärkungsgrades der betrachteten Stufen wiedergibt, ohne daß beim Empfang irgendein Ausgleich derselben möglich wäre.

Da vorausgesetzt ist, daß das Videosignal ein Frequenzspektrum einnimmt, das auch die niedrigen Frequenzen umfaßt, mit denen diese Schwankungen vor sich gehen, führen letztere zu Störungskomponenten im Bild.

Zur näheren Erläuterung dieses Effektes sei auf Fig. 1 verwiesen, welche Fernsehsignale darstellt, wie sie ein solcher Sender übertragen muß.

Kurve 1A zeigt das ideale Videosignal für einige Bildzeilen, wie es bei der Sendung aussehen soll. Ein solches Signal besteht aus verschiedenen Bestandteilen, nämlich dem eigentlichen Bildsignal, das die aufeinanderfolgenden Zeilen des Bildes darstellt und mit 1, 2, 3... bezeichnet ist, und den Gleichlaufimpulsen 6, 7, S ... ,welche den Ablenkspannungserzeuger im Empfänger synchronisieren. Ferner besitzt das Signal beiderseits der Gleichlaufimpulse Schultern 10, 11, 12, 13..., die auch als Austastperioden bezeichnet werden und während deren das Signal einen festen Wert beibehalten soll, welcher als Schwarzpegel definiert ist. Es ist erforderlich, daß der Absolutwert des Signals während dieser Austastperioden konstant gehalten wird. Er bestimmt nämlich die Schwelle, bei der im Empfänger die Abschneideschaltung für die Aussiebung der Gleichlauf-Verfahren zur Pegelhaltung
in Fernsehsendern

Anmelder:

Societe Nouvelle de l'Outillage RBV

et de la Radio Industrie,

Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich, vom 23. Januar 1954

Herbert Ernyei und Paul Simond-Cöte, Paris,
sind als Erfinder genannt worden

signale anspricht. Andererseits bestimmt dieser Pegel in dem von der Kathodenstrahlröhre wiedergegebenen Signal die Amplitude, welche Schwarz entspricht.

Wie aus der Kurve IB hervorgeht, macht sich jede Schwankung des Absolutwertes des Bildsignals während der Bezugsperioden 10, 11, 12, 13 ... infolge zeitweiligen Ausfalls der Gleichlaufimpulse durch ein fehlerhaftes Arbeiten des Ablenkgenerators (ungenügende Amplitude des Signals 6) und durch den Verlust eines Teils der wiedergegebenen Bildinformation bemerkbar.

Fig. 1 C zeigt dasselbe Signal für den Fall, daß der Sender eine Reserve für die Amplitude der Gleichiaufimpulse bereit hält. Man sieht sofort, daß der Helligkeitswert der Szene (Amplitude des BiIdsignals), welcher einem Schwarzpunkt des Bildes {Schwelle der Abschneideschaltung) entspricht, von einer Zeile zur folgenden schwankt. Der Deutlichkeit halber ist die Größe der Pegelschwankungen und besonders ihre Änderungsgeschwindigkeit übertrieben dargestellt. Normalerweise treten solche Schwankungen erst über mehrere hundert Zeilen hinweg auf.

Es ist bekannt, den Pegel der von einem Fernsehsender übertragenen Gleichstromkomponente mittels Rückkopplung vom ausgestrahlten Signal aus zu sta^ bilisieren. Hierzu wird gewöhnlich das yon der Antenne abgestrahlte Signal gleichgerichtet und die Gleichstromkomponente dieses gleichgerichteten Signals gemessen und hierauf eine zu dieser gemessenen Spannung proportionale Spannung verwendet, um den

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Schwarzpegel im Hauptkanal zu definieren, und zwar im allgemeinen mittels eines elektronischen Schalters, der während gewisser Zeitintervalle, welche die Übertragung aufeinanderfolgender Zeilensignale trennen, den Übertragungskanal auf einem festen Potential hält. Die Korrekturspannung wird gewöhnlich derjenigen, die dieses feste Potential bestimmt, hinzugefügt. Dieses Verfahren der Gegenkopplung erfordert die Einschaltung von Steuerstufen in die Gegenkopplungsschleife, die auf Signale niedriger Frequenz und auf die Gleichstromkomponente ansprechen können. Infolge dieser Notwendigkeit ist die Gegenkopplungsschleife nicht ganz leicht aufzubauen. Es sei hier nur an einen Hauptnachteil der Gleichstromverstärker erinnert, nämlich ihren geringen Verstärkungsgrad, sowie die Notwendigkeit, die Betriebsspannungen dieser Verstärker sehr konstant zu halten.

Ein anderer Nachteil des erwähnten Verfahrens liegt in seiner verhältnismäßig geringen Genauigkeit. Die Messung der Gleichstromkomponente, die der Regelung zugrunde liegt, ergibt sich aus einer Messung des Absolutwertes, was eine sorgfältige Stabilisierung des Meßkreises voraussetzt.

Nach einem weiteren Vorschlag wird der ursprüngliche Schwarzpegel dadurch festgelegt, daß den Pegeländerungen proportionale Impulse integriert und die integrierten Signale als Korrektionsspannung verwendet werden.

Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren zur gegenphasigen Kompensation von niederfrequenten Schwankungen des Schwarzpegels in einem Fernsehsendesignal dadurch gekennzeichnet, daß einer getasteten Schwarzsteuerschaltung über einen die Gleichstromkomponente nicht übertragenden Gegenkopplungskanal unmittelbar als Bezugspegel eine tastfrequente Folge von Impulsen zugeführt wird, die im Takt der Schwarzpegelschwankungen des Ausgangssignals amplitudenmoduliert sind.

Vorzugsweise entspricht die Wiederkehrfrequenz dieser Impulse der Zeilenfrequenz, während ihre Dauer diejenige übersteigt, während welcher die Vorrichtung zur periodischen Festhaltung des Schwarzpegels jeweils in Betrieb ist, falls sie durch eine Klemmschaltung dargestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet mit einer Steuerschaltung, die, verglichen mit den bisher verwendeten Steuerschaltungen, eine geringe Anzahl von Bauteilen umfaßt, den Ausgleich der Verzerrungen, die von Schwankungen der zur Speisung herangezogenen Netzspannung um 10% erzeugt werden. Diese Regelung wird erhalten, ohne daß irgendein Glied zur Stabilisierung in den Netzteil der Modulator- und Hochfrequenzstufen des Senders eingeführt wird.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung.

Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild die verschiedenen Teile des erfindungsgemäßen Gegenkopplungskanals. Mit 1 ist die Endstufe bezeichnet, welche die Antenne speist. Wie erwähnt, wird das ausgestrahlte Signal in einer Stufe 2 demoduliert, so daß das Modulationssignal ähnlich den Kurven aus Fig. 1 wieder erscheint. Dieses Modulationssignal wird über einen elektronischen Schalter 3, der während der in Fig. 1 mit A-B bezeichneten Zeiten offen ist, einer Stufe 4 zugeführt. Letztere mißt den Pegel der so vom Videosignal abgetrennten Impulse. Der Meßkreis 4 liefert amplitudenmodulierte Steuerimpulse, die unmittelbar als Bezugsspannung der Vorrichtung 5 zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente in die Stufe 6 des Videokanals zugeführt werden. Es ist angenommen, daß die Verbindung zwischen der Stufe 6 und dem Modulator 7 eine Gleichstromverbindung ist. Die einzigen Glieder der Kette, die den eigentlichen Gegenkopplungskanal bilden, sind im Inneren des Rechtecks 10 angeordnet, während die anderen Glieder normale Stufen des Senders darstellen. Die Vorrichtung 5 zur Wiederherstellung der Gleichstromkomponente ist ein Einweg- oder Zwei wegschal ter, der durch Impulse.

ίο die in Fig. 1D dargestellt sind, leitend gemacht wird. Fig. 3 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform des Gegenkopplungskanals gemäß der Erfindung. Die Bezugsziffern aus Fig. 2 sind an den entsprechenden Gliedern der Fig. 3 angebracht. Wie man sieht, wird das in der Stufe 2, die vorzugsweise als Diode oder als Kristalldetektor ausgebildet ist, demodulierte Videosignal dem Steuergitter der Teilröhre V_iA der Doppelröhre F₄, welche die Meß stufe darstellt, zugeführt. Die linke Röhre F₄^ ist normalerweise gesperrt,

ao da ihre Kathode infolge des Widerstandes R₁ eine positive Vorspannung erhält. An diesem Widerstand tritt nämlich ein Spannungsabfall auf, solange er vom Anodenstrom der normalerweise leitenden Röhre F₃ durchflossen wird. Die letztere Röhre bildet mit den Röhren F₁ und F₂ einen elektronischen Schalter, der die Aufgabe hat, V_iA während der Zeitintervalle A-B aus Fig. 1A leitend zu machen. In der von den Röhren F₁ und F₂ gebildeten Schaltung werden negative Impulse von geeigneter Länge und Phase erzeugt, die der Röhre F₃ zugeführt werden, um sie zu sperren. In diesem Falle wird die Kathode der Röhre F₄.4 an Masse gelegt, und die Röhre wird leitend.

Der elektronische Schalter 3 arbeitet folgendermaßen: Die Zeilengleichlaufimpulse werden über den DifEerenzierungskreis C₂R₂ und die Diode D₁ an das Gitter der Röhre V_1A angelegt. Die erwähnte Diode D₁ unterdrückt den negativen Impuls, der von der Differenzierung der Vorderflanke des mit negativer Polarität ankommenden Gleichlaufimpulses herrührt.

Die beiden Röhren V_lA und V_lB bilden eine Schmidtsche Kippschaltung, die durch den am Gitter von F_{1 A} angelegten Impuls synchronisiert wird. Die Dauer des positiven an den Klemmen des Arbeitswiderstandes von F_lß auftretenden Impulses hängt von der Zeitkonstante der mit den Röhren verbundenen Kreise und insbesondere von der Zeitkonstante C₃ R₃ ab. Sie ist so gewählt, daß man die gewünschten Impulse A-B erhält, d. h. Impulse, deren Dauer diejenige der Periode, während der normalerweise der Schwarzpegel übertragen wird, etwas übersteigt, und zwar beginnen diese Impulse in dem Augenblick, in dem die Hinterflanke des Zeilengleichlaufimpulses eintrifft. Die Polarität des von der Kippstufe F₁ gelieferten Impulses wird in der Röhre F₂ umgekehrt. Hierauf wird der Impuls der Röhre F₃ mit einer Amplitude zugeführt, die zu deren Sperrung ausreicht.

Der Meßkreis 4 enthält die Röhre F_{4 B}, die zur Röhre F₄^ parallel geschaltet ist. Die Betriebsspannungen dieser Röhre sind so gewählt, daß sie im Ruhezustand leitend ist. Ihr Anodenstrom ist so eingestellt, daß bei gesperrter Röhre F_{4 A} (Ruhezustand) die Röhre F₄^ einen Strom führt, der dem durch F₄^ fließenden Strom gleich ist, wenn die letztere freigegeben ist und ein Signal empfängt, dessen Amplitude gleich dem »Nenn-Schwarzpegel« ist, d. h. dem Schwarzpegel, der auftritt, wenn die Netzspannung ihren Nennwert aufweist. Die zur Sperrung der Stufe F₃ dienenden Impulse A-B werden von der Anode der Röhre F₂ aus unmittelbar auf das Steuergitter der Röhre F_{4 B} gegeben. Ihre Amplitude ist in

Abhängigkeit von den Betriebsspannungen dieser Röhre so eingestellt, daß dieselbe gesperrt wird. Infolgedessen ist die Röhre V_iA, während der Dauer der Impulse A-B leitend, und ihr Anodenstrom hängt vom Absolutwert der Amplitude des Videosignals während dieses Zeitintervalls ab. Die Röhre V_1B ist dagegen gleichzeitig gesperrt. An den Klemmen des Widerstandes R_i tritt also eine Potentialdifferenz auf, die proportional zum Unterschied der die Röhren F₄ # und V_iA durchfließenden Ströme ist. Diese Potentialdifferenz erscheint in Form eines Impulses von der Dauer A-B, der positiv oder negativ gerichtet sein kann. Ihr Absolutwert ist gleich dem Unterschied der von den beiden Röhren abgegebenen Ströme, multipliziert mit dem Widerstandswert. Dieser Impuls stellt also ein Maß für den Pegel des Videosignals in bezug auf einen willkürlich in der obenerwähnten Weise durch Einstellung der Betriebsspannungen der Röhre F₄ß festgelegten Pegel dar.

Wie man sieht, wird das Steuersignal über den ao Kopplungskondensator C₄ auf die zur Polaritätsumkehr dienende Röhre V₅ gegeben, welche ihrerseits den Kathodenverstärker F₆ speist, dessen Arbeitswiderstand P₆ aus einem Potentiometer besteht, dessen Läufer mit der Stufe 5 aus Fig. 2 verbunden as ist. Der Wirkungsgrad des Gegenkopplungskanals wird eingestellt, indem der Läufer des Potentiometers P₆ verstellt wird.

Claims (4)

Patentansprüche-.

1. Verfahren zur gegenphasigen Kompensation von niederfrequenten Schwankungen des Schwarzpegels in einem Fernsehsendesignal, dadurch gekennzeichnet, daß einer getasteten Schwarzsteuerschaltung über einen die Gleichstromkomponente nicht übertragenden Gegenkopplungskanal unmittelbar als Bezugspegel eine tastfrequente Folge von Impulsen zugeführt wird, die im Takt der Schwarzpegelschwankungen des Ausgangssignals amplitudenmoduliert sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse eine Wiederkehrperiode haben, die der Zeilenfrequenz entspricht, während die Dauer der Impulse diejenige der hinteren Schwarzschulter, welche den Zeilengleichlaufimpulsen folgt, etwas übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgestrahlte Signal demoduliert und seine Amplitude mittels einer Nullmethode während derjenigen Intervalle gemessen wird, welche den auf die Übertragung der Zeilengleichlaufimpulse folgenden hinteren Schwarzschultern entsprechen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung mit Hilfe einer bistabilen Kippstufe (F₄) vorgenommen wird, die in Parallelschaltung einen gemeinsamen Arbeitswiderstand (i?₄) aufweist, wobei die Meßstufe durch einen elektronischen Schalter (3) gesteuert wird, der von den Hinterflanken der Zeilengleichlaufimpulse synchronisiert wird

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 018 456.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©309 679/134 11. SB